Kwantowa świadomość
Dynamiczny wzrost kwantowego rejestru, od pierwszego horyzontu de Sittera do N-tego horyzontu, czyli do końca inflacji kwantowej, spełnia pewne zasady cybernetyczne, a mianowicie:
- Zasadę autokatalitycznego wzrostu. W każdym kroku obliczeniowym operator kreacji powoduje eksponencjalny, samokatalizujący się wzrost rejestru, proporcjonalny do wzrostu N qubitów reprezentujących tu horyzonty de Sittera i powierzchnię N pikseli; wykładniczy wzrost rejestru w tym przypadku jest inflacją.
- Zasadę autopoezy (samoprodukcji). Rejestr kwantowo-grawitacyjny tworzy sam siebie. Składniki rejestru generują rekursyjnie (iteracjami) sieć procesów na kwantowej bramce stanu próżni.
- Zasadę samopodobieństwa. Model wczesnego inflacyjnego Uniwersum opiera się na kwantowej zasadzie holograficznej, a jak wiadomo, nawet część hologramu zawiera i przechowuje informację o całym hologramie; stąd fizyczne podobieństwo między częścią a całością9
- Zasadę samoreprodukcji. Czy może rejestr kwantowo-grawitacyjny, jako obiekt może tworzyć inne obiekty? Tak, ponieważ przejawiając cechy autopoezy jako taki właśnie może sam siebie reprodukować, mimo że jest to zabronione twierdzeniem o niemożności klonowania (kopiowania) informacji kwantowej. Możliwe jest obejście tego zakazu. Jak zatem możliwa jest autoreprodukcja? Otóż gdy rejestr kwantowy skolapsuje 10 do klasycznego bitu, jest już nie tyle zwykłym kwantowym rejestrem, który skolapsował, ile rejestrem autopoezyjnym, podobnym w skutkach do klasycznego automatu komórkowego, a automat komórkowy jest zdolny do samopoezy (tworzy wzorce) i w zasadzie może się reprodukować. Co więcej, może przenieść na zreprodukowaną kopię identyczną organizację, ilość informacji i doświadczenie "świadomości" z pierwotnego automatu. Zatem rejestr klasyczny wytworzony drogą autopoezy z kwantowego systemu obliczeniowego wbudowuje w wyjścia dekoherencję, autopoezę, organizację, ilość informacji i doświadczenie tworzenia takich rejestrów, a w konsekwencji zreplikowany system pochodny jest zdolny do wykonywania jednoczesnych obliczeń kwantowych i klasycznych.
Drogę powyższą można podsumować następującym schematem:
Samoprodukujący się rejestr kwantowy -> zakaz kopiowania informacji kwantowej -> zakaz reprodukcji -> dekoherencja -> samoprodukujący się klasyczny automat komórkowy -> samoreprodukcja -> tworzenie obiektów o tej samej organizacji -> zasada niezmienniczości organizacyjnej -> tworzone obiekty współdzielą tę samą zawartość informacyjną i te same doświadczenie świadomości -> tworzone obiekty nabywają zdolności kwantowych jak i klasycznych obliczeń; obliczenia kwantowe pochodzą z autopoezy rejestru kwantowego, obliczenia klasyczne z autopoezy klasycznego automatu komórkowego -> oba tryby (mody) obliczeniowe są równoczesne.
Podobne cechy przejawia świadomość w ujęciu R. Penrose'a. P.Zizii wysuwa stąd przypuszczenie, że ostatecznym wynikiem rejestru kwantowo-grawitacyjnego może być umysł! W modelu R. Penrose'a właśnie tubulina otaczająca dendryty neuronów ma możliwości jednoczesnych kwantowych i klasycznych obliczeń!... Na temat cybernetycznego, kwantowego modelu mózgu powstało już wiele nader oryginalnych prac 11
Zsuperponowany stan rejestrów kwantowo-grawitacyjnych wczesnego Wszechświata inflacyjnego jest systemem zamkniętym, toteż nie podlega dekoherencji ze strony środowiska. Jednakże, jak zostało wspomniane wcześniej, pod koniec ery inflacji Wszechświat zostaje podgrzany energią z próżni i wkracza w erę dominacji promieniowania stając się Wszechświatem Friedmana. To przejście fazowe powinno odpowiadać dekoherencji złożonego stanu kwantowego. Jedyny możliwy model redukcji stanu kwantowego do stanu klasycznego to przypadek obiektywnej redukcji (OR) funkcji falowej stanu kwantowego, opisany i rozpatrywany przez R. Penrose'a jeszcze w Nowym umyśle cesarza , a rozszerzony w Shadows Of The Mind i poszerzany nadal w pracach S. Hameroffa i R. Penrose'a.
Dekoherencja nastąpiła - dla przypomnienia - w czasie t=109t* (10-34s), przy energii 1011GeV. Odpowiadający temu "momentowi" stopień złożenia stanu kwantowo-grawitacyjnego rejestru to 1018qubitów, które muszą ulec samoredukcji, kolapsowi do klasycznych bitów. Proces wyjścia rejestru qubitów w bity był zinterpretowany jako działanie bramek XOR lub kontrolowanych-NIE na pikselach horyzontów de Sittera. Jeśli skojarzymy piksele N-tego, ostatniego horyzontu de Sittera nie tylko z rejestrem kwantowym qubitów, nie tylko z bramkami kwantowymi, lecz zgoła z siatką "przestrzenną" automatu komórkowego, to z wyjściem każdego piksela horyzontu Wszechświata w reżim klasyczny przyrasta ilość reguł sterujących wzrostem "wzorców" automatu komórkowego o 2,4,8,16,... przy 1,2,3,4,... stanie komórki (piksela). Wyłania się zatem spontanicznie samoorganizacja Wszechświata; zaczyna się on zachowywać jak klasyczny automat komórkowy z samoorganizacją i ewolucją złożoności i struktury.
Warto podsumować obraz P. Zizzi: wyłaniający się spod ery inflacji kwantowej Wszechświat to samotworzący się, już klasyczny automat komórkowy, powstały z bitów, które są "wyjściami" kolapsu qubitów z rejestru kwantowo-grawitacyjnego, który sam z kolei był samotworzącym się systemem.
Jakie są konsekwencje takiego obrazu świata? Otóż taki samotworzący się automat komórkowy podlega autokatalitycznemu wzrostowi, a klasyczny Wszechświat wciąż się rozszerza. Ponieważ klasyczne obliczenia są wolniejsze od obliczeń kwantowych, ekspansja po-inflacyjna nie jest już eksponencjalna, jak była w inflacyjnym stanie kwantowym. Może się Wszechświat samoodtwarzać, tworzyć "byty" pochodne, zdolne do wykonywania zarówno kwantowych, jak i klasycznych obliczeń, przeto można powiedzieć, iż Wszechświat samoczynnie generuje prawa rozwoju klasycznych, złożonych systemów adaptacyjnych, czyli systemów dążących do stabilizacji na krawędzi chaosu (a to ma cechy fraktali!).
Świadomość a qubity w tubulinach
Jak dotąd świadomość była rozważana w kontekście neurologii i opisywana była jako emergentna cecha obliczeń klasycznych w sieciach neuropodobnych. Neurologia nie potrafi jednak wyjaśnić pewnych cech świadomości, takich jak subiektywne doświadczenie czy wolna wola. Nowe podejście wskazał Penrose i Hameroff; oparte jest ono na efektach kwantowych pojawiających się w otaczających włókna nerwowe tubulinach, długich cylindrycznych rurkach, złożonych z mikrotubul. Tubulina jest dipolem, a jako białko występuje w dwóch strukturach przestrzennych, czyli w co najmniej dwóch różnych, przechodzących w siebie stanach (konformacjach). Tubulina w dwóch postaciach jest więc superpozycją dwóch (lub więcej) stanów, czyli qubitem. A zatem wewnątrz tubulin powinny zachodzić zarówno kwantowe, jak i klasyczne procesy obliczeniowe, a i symulacje komputerowe sugerują, że stany tubuliny zachowują się jako klasyczne automaty komórkowe. W klasycznym trybie obliczeniowym "wzorce obliczeniowe" tubulin przemieszczają się, ewolują, oddziaływują i tworzą "wzorce" (świadomość, myśl) nowe. Kwantowa koherecja wyłania się z rezonansu klasycznych "wzorców". Podobnie dzieje się również we Wszechświecie pod koniec kwantowej grawitacji, przy energii 10e+11 GeV, gdy pojawia się kolaps qubitów i ich stany własne ewoluują w kierunku klasycznych automatów komórkowych!
W zespołowej obiektywnej redukcji funkcji falowej stanów (Orch OR) ilość tubulin/komórek wynosi 10e+9, a czas dekoherencji rzędu 500 ms. Jeśli tubulina ma stany qubitowe, więc można pobłażliwie pokusić się o spekulację nad powiązaniem mózgu ze Wszechświatem, który ma również 10e+9 kwantowych rejestrów, a tylko inny czas dekoherencji, 10e-34 s, podczas którego i Wszechświat doświadcza "świadomości"!
Czyżby więc inflacyjny Wszechświat kwantowy, który wykonuje kwantowe obliczenia, jak również dowolny kwantowy komputer, był zdolny osiągnąć świadomość? - stawia problem P. Zizzi. Obecnie jedyną możliwą odpowiedzią jest odpowiedź przecząca, a to z następujących powodów:
- ponieważ kwantowy komputer jest bardzo trudny do zbudowania, jako że technologia nie jest dostatecznie wysoko zaawansowana do zarządzania koherencją i utrzymywaniem jej w dość długim czasie,
- ponieważ kwantowe komputery nie będą mieć przynajmniej w pierwszej generacji wystarczającej masy,
- ponieważ dla kwantowego systemu zdolnego osiągnąć doświadczenie świadomości niezbędny choć niekonieczny jest warunek, by wykonywał kwantowe obliczenia; dodatkowy warunek to taki, by kwantowy system obliczeniowy był kwantowo autopoezyjny.
Jednakże tak naprawdę nie sposób wszystkiego przewidzieć. W dostatecznie odległej przyszłości kwantowe komputery mogą posiąść doświadczenie świadomości.
kontynuacja w kolejnym numerze
9 Samopodobieństwo wykazują także fraktale. Wszechświat na krawędzi chaosu ma charakter fraktalny.
10 Kolaps, w przeciwieństwie do kolapsu gwiazdy do stanu czarnej dziury, znaczy tu redukcję funkcji falowej rejestru kwantowego do określonego stanu po dokonaniu pomiaru tego stanu.
11 Np. A. Mershin, D.V. Nanopoulos E.M.C. Skoulakis "Quantum Brain?" quant-ph/0007088; S. Hameroff and R. Penrose, "Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules: A model for consciousness". In: Toward a Science of Consciousness-The First Tucson Discussions and Debates, Eds. S. Hameroff, A. Kaszniak, and A. Scott. MIT Press, Cambridge, MA (1996). S. Hameroff and R. Penrose, "Conscious events as orchestrated spacetime selections", Journal of Consciousness Studies 3(1) (1996) pp 36-53. S. Hameroff, "Funda-mental geometry: The Penrose-Hameroff Orch OR model of consciousness. In: Geometry and the foundations of Science: Contributions from an Oxford Conference honouring Roger Penrose. Oxford Press (1997). G. Globus, "Quantum Consciousness is Cybernetic", Psyche, 2(12), August 1995.